AISI 1010 çelik malzemenin sürtünmeli delme yöntemiyle delinmesinde delme karakteristiklerinin araştırılması / Investigation of machining characteristics of friction drilling on AISI 1010 steel

AISI 1010 ÇELĐK MALZEMENĐN SÜRTÜNMELĐ DELMEYÖNTEMĐYLE DELĐNMESĐNDE DELME

KARAKTERĐSTĐKLERĐNĐN ARAŞTIRILMASI Mak. Müh. Nülifer DOĞRU

Yüksek Lisan Tezi

Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Latif ÖZLER

T.C.

FIRAT ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ

AISI 1010 ÇELĐK MALZEMENĐN SÜRTÜNMELĐ DELME YÖNTEMĐYLE DELĐNMESĐNDE DELME KARAKTERĐSTĐKLERĐNĐN ARAŞTIRILMASI

YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Nülifer DOĞRU

07220101

Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Latif ÖZLER

T.C

FIRAT ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ

AISI 1010 ÇELĐK MALZEMENĐN SÜRTÜNMELĐ DELME YÖNTEMĐYLE DELĐNMESĐNDE DELME KARAKTERĐSTĐKLERĐNĐN ARAŞTIRILMASI

YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Nülifer DOĞRU

07220101

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 02 Eylül 2010 Tezin Savunulduğu Tarih : 01 Ekim 2010

EYLÜL-2010

Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Latif ÖZLER (F.Ü.) Diğer Jüri Üyeleri : Doç.Dr.Niyazi ÖZDEMĐR(F.Ü.)

ÖNSÖZ

Özverili bir çalışma sonucunda ortaya çıkan bu tezin hazırlanmasında; değerli bilgisini, tecrübelerini, zamanını esirgemeyen ve çokça desteğini gördüğüm, çalışmalarım boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren Hocam Yrd. Doç. Dr. Latif ÖZLER’E, yardımlarını esirgemeyen Doç. Dr. Nihat TOSUN hocama teşekkür ederim. Ayrıca çalışmalarımda bana desteğini esirgemeyen eşim Akın DOĞRU’ya, çocuklarıma ve Makina Mühendisliği Atölye personeline yardımlarından dolayı teşekkürlerimi sunarım.

Maddi desteklerinden dolayı, Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (FÜBAP-1833) Koordinasyon Birimi’ne teşekkür ederim.

Nülifer DOĞRU

I

ĐÇĐNDEKĐLER TABLOSU

1. GĐRĐŞ ...1

2. SÜRTÜNMELĐ DELME YÖNTEMĐ ...5

2.1. Sürtünmeli Delme Yönteminin Aşamaları ...7

2.1.1. Başlangıç Aşaması ...7

2.1.2. Akma Aşaması ...8

2.1.3. Şekillendirme Aşaması ...9

2.2. Takım Geometrileri ...9

2.3. Uzun Tip Sürtünmeli Delme Matkapları ...9

2.4. Kısa Tip Sürtünmeli Delme Matkapları ... 10

2.5. Düz Boyunlu Sürtünmeli Delme Matkabı ... 11

2.6. Kesici Boyunlu Sürtünmeli Delme Matkabı ... 11

2.7. Kesici Ağızlı Sürtünmeli Delme Matkapları ... 12

2.8. Sürtünmeli Delme Matkabının Seçimi ... 12

2.9. Delme Parametreleri ... 13 2.9.1. Eksenel Kuvvet ... 13 2.9.2. Takım Đlerlemesi ... 15 2.9.3. Sürtünme Açısı ... 15 2.9.4. Devir Sayısı ... 16 2.9.5. Tahrik Gücü P (kW) ... 17

2.9.6. Sürtünme Temas Yüzey Alanı Oranı ... 17

2.9.7. Malzeme Kalınlığı ... 18

2.10. Sıvama Klavuzları (Flowtap) Đle Diş Açma ... 18

2.11. Sürtünmeli Delme Matkap Ucunun Yağlanması ... 19

2.12. Sıvama Kılavuzunun Yağlaması ... 20

II

2.14. Sürtünmeli Delme Yönteminin Avantajları ... 21

2.15. Sürtünmeli Delmenin Uygulama Alanları ... 22

3. MATERYAL VE METOT ... 26

3.1. Yüzey Pürüzlülüğü Ölçümleri ... 28

3.2. Sıcaklık Ölçümü ... 29

4. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA ... 30

4.1. Delme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkileri ... 32

4.1.1. Delme Hızının Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkisi ... 32

4.1.2. Đlerlemenin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkisi ... 39

4.1.3. Sürtünme Açısının Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkisi ... 41

4.1.4. Matkap Çapının Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkileri ... 42

4.2. Delme Parametrelerinin Delik Profili Üzerindeki Etkileri ... 43

4.2.1. Delme Parametrelerinin Delme Bölgesi Sıcaklığı Üzerindeki Etkileri ... 44

4.2.2. Delme Parametrelerinin Pul Geometrisi Üzerindeki Etkileri ... 46

4.2.3. Delme Parametrelerinin Petal Oluşumuna ve Çökme Miktarına Etkisi ... 48

5. GENEL SONUÇLAR ... 53

III

ÖZET

Sürtünmeli delme ince kesitli profil, boru ve saç malzemelerin delinmesinde kullanılan yeni bir delme yöntemidir. Termal delme ya da sıvayarak delme yöntemi olarak da adlandırılan bu yöntemde dönen konik sivri uçlu bir takımın malzemeye teması sonucu oluşan sürtünme ısısı ile malzemeyi yumuşatıp içine ekstrüze eder ve ince duvarlı bir kovan oluşturarak talaşsız delik açar.

Bu çalışmada AISI 1010 çelik kare profiller sürtünmeli delme yöntemi ile CNC freze tezgahında delinmiştir. Çalışmada farklı sürtünme açılarına sahip sinterlenmiş karbür uçlar kullanılmış ve farklı delme parametrelerinde(sürtünme açısı, ilerleme ve delme hızı) deneyler yapılmıştır. Deneyler sonucunda delme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne, kovan biçimine ve pul biçimine etkileri incelenmiştir. Bu inceleme sonucunda yüzey pürüzlülüğüne, kovan biçimine ve pul biçimine kesme hızı ve ilerlemenin en fazla etkiye sahip olduğu görülmüştür. Kesme hızının artmasıyla kovan yüzey pürüzlülük değerleri azalarak pul ve kovan geometrileri iyileşirken, ilerlemenin artması ile yüzey pürüzlülüğü değerleri artarak pul ve kovan geometrisi bozulmuştur.

IV

SUMMARY

Investigation of Machining Characteristics of Friction Drilling on AISI 1010 steel

Friction drilling is a drilling method used in drilling of thin cross-section profile, pipe and sheet materials. A rotating conical tool with sharpened tip in this method that is also called thermal drilling or flow drilling extrudes the softening work-material by means of the frictional heat caused by its contact to the material, and create a hole with no-chip drilling process by forming a thin-walled bushing.

In this study, AISI 1010 steel materials were drilled with CNC milling machine by frictional drilling methods. In the study, sintered carbide tools with different friction angles were used and experiments were conducted under different drilling parameter conditions (friction angle, feedrate and drilling speed). In the results of experiments, the effect of the drilling parameters on surface roughness, bushing shape and form of sealing ring was investigated. According to the results of this study, it was found out that cutting speed and feed rate has the maximum effect on the surface roughness, bushing shape and form of sealing ring on the work-material. Along with the increase of cutting speed , the values of bushing surface roughness decreased; and so, form of sealing ring geometry and bushing geometry improved. On the other hand, along with the increasing feed rate, the values of surface roughness increased; and so, the form of sealing ring geometry and the bushing geometry were distorted.

V

ŞEKĐLLER LĐSTESĐ

Şekil 2. 1 Sürtünmeli delme işleminin adımları ...5

Şekil 2. 2 Sürtünmeli delme işlemi uygulanması ...6

Şekil 2. 3 Sürtünmeli delme matkabının boyutlandırılması ...6

Şekil 2. 4 Başlangıç safhasındaki ilerleme kuvveti ile yol arasındaki ilişki [15]. ...8

Şekil 2. 5 Malzeme akışı sırasında ilerleme kuvveti ile yol arasındaki ilişki [15]. ...8

Şekil 2. 6 Şekillendirme sırasında ilerleme kuvveti ile yol arasındaki ilişki [15]. ...9

Şekil 2. 7 Uzun tip sürtünmeli delme matkabının kesit görünüşü[15]. ... 10

Şekil 2. 8 Kısa tip sürtünmeli delme matkabının kesit görünüşü [15]. ... 10

Şekil 2. 9 Düz boyunlu sürtünmeli delme matkabı[15]. ... 11

Şekil 2. 10 Kesici boyunlu sürtünmeli delme matkabı [15]... 11

Şekil 2. 11 Kesici ağızlı sürtünmeli delme matkabı[15]. ... 12

Şekil 2. 12 Matkap tipinin malzeme kalınlığına göre belirlenmesi [15]. ... 13

Şekil 2. 13 Eksenel kuvvetinin delik çapına bağlı olarak değişimi [15]. ... 14

Şekil 2. 14 Eksenel kuvvetinin matkap ilerleme miktarına göre değişimi [10]. ... 14

Şekil 2. 15 Đlerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi (d=8 mm) [3]... 15

Şekil 2. 16 Matkap çapına bağlı olarak devir sayısı seçim aralığı [15]. ... 17

Şekil 2. 17 Sürtünmeli tahrik gücü ile delik çapı arasındaki ilişki [15] ... 17

Şekil 2. 18 Sürtünmeli delmede oluşan kovan yapıları [8]. ... 18

Şekil 2. 19 Sürtünmeli delmenin vidalı bağlantılarda uygulanmaları [15] ... 19

Şekil 2. 20 Sıvama klavuzu(flowtap) [15] ... 19

Şekil 2. 21 Sızdırmazlık gerektiren gaz ve boru bağlantı uygulamaları [15]. ... 23

Şekil 2. 22 Manşonlu yataklarda veya kaymalı destek uygulamaları [15] ... 24

Şekil 2. 23 Lehimli ve kaynaklı boru bağlantıları uygulamaları [15] ... 24

Şekil 2. 24 Đç içe geçmiş boru veya profil parçaların müşterek delinmesi [15] ... 24

Şekil 2. 25 Otomotiv iskeleti uygulamaları [11]. ... 25

Şekil 3. 1 Deneylerde kullanılan CNC tezgahı ... 27

Şekil 3. 2 Deneylerde kullanılan takım ölçüleri ... 27

Şekil 3. 3 Delme işlemi süresince oluşan sıcaklık değişimleri ... 29

Şekil 4. 1 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 33

VI

Şekil 4. 3 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 34

Şekil 4. 4 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 35

Şekil 4. 5 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 35

Şekil 4. 6 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 36

Şekil 4. 7 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 37

Şekil 4. 8 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 37

Şekil 4. 9 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 38

Şekil 4. 10 Đlerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 39

Şekil 4. 11 Đlerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 40

Şekil 4. 12 Đlerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 40

Şekil 4. 13 Sürtünme açısının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 41

Şekil 4. 14 Sürtünme açısının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 42

Şekil 4. 15 Matkap çapının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi ... 43

Şekil 4. 16 Sürtünmeli delme yöntemiyle delinmiş iş parçasının kesit görünüşü ... 44

Şekil 4. 17 Đlerlemenin delik bölgesi sıcaklığı üzerindeki etkisi ... 44

Şekil 4. 18 Delme hızının delik bölgesi sıcaklığı üzerindeki etkisi ... 45

Şekil 4. 19 Sürtünme açısının delik bölgesi sıcaklığı üzerindeki etkileri ... 46

Şekil 4. 20 Matkap uç açısının pul geometrisi üzerindeki etkisi... 47

Şekil 4. 21 Đlerleme miktarının pul geometrisi üzerindeki etkisi ... 47

Şekil 4. 22 Delme hızının pul geometrisi üzerindeki etkisi ... 48

Şekil 4.23 Delme hızının ortalama petal yüksekliği üzerindeki etkisi ... 49

Şekil 4.24 Delme hızının petal geometrisi üzerindeki etkisi(d=10 mm) ... 49

Şekil 4.25 Đlerleme miktarının çökme üzerindeki etkisi(d=10 mm) ... 50

Şekil 4.26 Đlerlemenin çökme miktarına etkisi ... 51

Şekil 4.27 Sürtünme açısının çökme miktarına etkisi ... 51

VII

TABLOLAR LĐSTESĐ

Tablo 3. 1 Sürtünmeli delme işleminde delme parametreleri ... 26

Tablo 3. 2 Sürtünmeli delme kullanılan CNC freze tezgâhının özellikleri ... 26

Tablo 3. 3 Sürtünmeli delme deneylerinde kullanılan matkap uçlarının boyutları ... 28

Tablo 3. 4 Deney çalışmalarında kullanılan AISI 1010 malzemesinin kimyasal analizi ... 28

Tablo 3. 5 Impac IGA 15 Plus Marka temassız kızılötesi ışınlı termometre özellikleri ... 29

Tablo 4. 1 Sürtünmeli delme deney sonuçları... 30

Tablo 4. 2 Sürtünmeli delme deney sonuçlarının (devamı) ... 31

VIII

SEMBOLLER LĐSTESĐ

d: Matkap çapı(mm)

Fax : Eksenel (ilerleme) kuvvet (N) h : Malzeme kalınlığı, (mm) L: Takım boyu(mm)

n : Devir sayısı (dev/dak) P : Tezgah gücü, (kW) f: Takım ilerlemesi (mm/dak)

Ra : Ortalama yüzey pürüzlülük değerleri (µm) V: Delme hızı(m/dak)

α : Sürtünme temas açısı (derece) β : Konik uç açısı (derece)

λc : Yüzey pürüzlülüğünün ölçümündeki numune uzunluğu (mm)

1 1.GĐRĐŞ

Matkapla delik delme işlemi, talaşlı üretim tekniklerinden biri olup talaş kaldırma işlemlerinin % 40 dan daha fazlasında kullanıldığı için imalatta çok önemlidir. Geleneksel delme işlemlerinde genellikle hız çeliği (HSS) kesici uçlar kullanılmaktadır[1]. Bu delme yönteminde delme boyunca oluşan yüksek sıcaklıktan dolayı kesici takımda çabuk körelme, aşınma ve delme boyunca delik yüzeyinde de sertleşme oluşabilmektedir. Öte yandan delme sırasında meydana gelen talaş sürtünmesinden dolayı daha kötü bir delik yüzeyi ve hassasiyeti elde edilmektedir. Ayrıca, delik delme işlemi malzeme üzerinde bir boşaltma işlemi gerçekleştirmektedir. Bundan dolayı boşaltmanın yapılmış olduğu noktada önemli derecede bir gerilme yoğunlaşması problemi ortaya çıkmaktadır[2].

Günümüzde otomotiv, inşaat, tesisat ve çelik konstrüksiyon gibi bir çok alanda farklı cidar kalınlığına sahip profil ve boru bağlantıları önemli yer tutmaktadır. Bu malzemeler kullanım yerlerine göre geçmeli, kaynaklı ya da vidalı olarak birleştirilirler. Özellikle ince kesitli parçaların bağlantılarında kesit kalınlığının yeterli seviyede olmaması nedeniyle kaynak esnasında bağlantı bölgesinde aşırı erime ve delik delme esnasında delik bölgesinde deformasyon ve yırtılma gibi önemli problemler ortaya çıkmaktadır. Đnce kesitli parçaların cıvatalı bağlantılarında kesit kalınlığının az olması nedeniyle yeterli vida diş boyu uzunluğu sağlanamaması da en önemli olumsuzluklardan biridir. Bu tür parçalarda yeterli sıkma yükü sağlayabilmek için iş parçası yüzeyine ilave parça kaynak edilerek delik delinmekte ve vida dişi açılmaktadır[3]. Bu durum ilave işlemleri gerektirdiğinden maliyeti artırmakta ve bir takım eksenleme problemlerini ortaya çıkarmaktadır.

Yukarıda bahsedilen tüm bu problemlere ek olarak geleneksel delme işlemlerinde genellikle soğutma sıvıları kullanılır. Fakat kullanılan bu soğutma sıvıları insan sağlığı için zararlı olabilmekte ve çevresel kirlilik yapmaktadırlar. Bu nedenle geleneksel delme yöntemlerinin yerine son yollarda yeni bir yöntem olan sürtünmeli delme yöntemi geliştirilmiştir.

Sürtünmeli delme yöntemi talaşsız bir delme yöntemi olup dönen bir takım ile malzeme arasında sürtünmeyle oluşan ısıyı kullanarak, deformasyonla malzemeyi içine ekstrüze eden ve ince duvarlı bir kovan oluşturarak delik açan bir delme yöntemidir [3]. Bu yöntemde iş parçası hem yığılarak hem de sıvanarak et kalınlığının birkaç katı kadar delik yüksekliğine çıkabilmektedir[4]. Bu durum malzeme yüzeyine ilave parça kaynağını gereksiz kılmakta ve vidalı bağlantılarda sıkma yükünü artırmaktadır. Bu yöntemle delme işlemlerinde takım

2

bileme ve değiştirme maliyetleri yok denecek kadar azdır. Ayrıca uygun takım kullanmak suretiyle vida açma işlemi de aynı anda yapılabilmektedir.

Sürtünmeli delmenin geleneksel delme işlemine göre üstünlüğü, zaman kaybını ve maliyeti minimuma indirerek bir avantaj sağlamaktadır. Bu yöntem yeni olup, konu ile ilgili yapılan araştırmalar aşağıda özetlenmiştir.

Han-Ming vd. [3] yaptıkları çalışmada taşlanmış ve gerekli geometrik biçime getirilmiş sinterlenmiş karbür uçlu yeni bir tip sürtünmeli termal delme matkabı geliştirmişlerdir. Delme işlemlerinde östenitik paslanmaz çelik malzeme(AISI 304) kullanılmıştır. Sürtünme temas alan oranı, sürtünme açısı, ilerleme ve devir sayısı gibi farklı parametrelerin delik biçimini nasıl etkilediklerini araştırmışlardır. Çalışmada Taguchi metodu uygulanarak optimum delme şartları 30 derece sürtünme açısı, %50 sürtünme temas oranı, 100 mm/dak ilerleme ve 90 mm/dak devir sayısı olarak elde edilmiştir. Bu dört delme şartlarına karşılık gelen ortalama yüzey pürüzlüğü Ra=0.96 µm olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre elde edilen bu Ra değeri, L-18 Sütunlu Ra değerleri ile karşılaştırıldığında elde edilen en küçük değer olduğu ifade edilmiş ve bu analizle deneysel değerlerle doğruluğu kanıtlanmıştır. Sürtünmeli delmede optimum delme parametreleri elde edildikten sonra, sürtünmeli takımın optimum sürtünme temas alanı oranı ve geometrik biçimi, deneysel sonuçlar doğrultusunda seçilmiştir. Sürtünmeli delme matkabının performansı sinterlenmiş karbür (WC) matkap uçları ile karşılaştırılmış ve yapılan deneylerde sinterlenmiş karbür uçların peş peşe üç delme sonrası hasara uğradığı ve bununla beraber AISI 304 malzeme sürtünmeli delme matkabı ile normal olarak 60 kez delindiğinde takımda sadece küçük bir aşınma olduğu gözlemlenmiştir. Dolayısıyla bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre sürtünmeli delme matkabının sinterlenmiş karbür (WC) uçlara göre çok daha iyi delme performansına sahip olduğu ve ayna gibi iyi bir kalitede delik yüzeyi elde edildiği ifade edilmiştir.

Miller vd. [4] yaptıkları çalışmada 5.3 mm çapında konik tungsten karbür takım kullanılarak düşük karbonlu AISI 1015 karbon çeliğinden yapılmış profil malzemeye geleneksel bir delme yöntemi olmayan sürtünmeli delme yöntemi uygulanmış ve takım aşınması incelenmiştir. Takım aşınma karakteristikleri, takımın ağırlığındaki değişimlerin ölçülmesi, koordinat ölçme cihazı kullanılarak takımın şeklindeki değişimlerin incelenmesi ve elektron tarama mikroskobu kullanılarak aşınmanın zararının incelenmesi ile belirlenmiştir. Enerji dağılım spektrometresi ile delme boyunca takım yüzeyinin kimyasal bileşimindeki değişikliklerin analizi yapılmıştır. Bunlara ilaveten delme boyunca takım aşınmasının etkilerini izlemek için itme kuvveti, moment ve delik üzerinde ölçümler yapılmıştır. Bu sonuçlara göre karbür takımın açılan 11000 delik sayısından sonra halen daha dayanıklı bir

3

yapıya sahip olduğu ve takım aşınmasının en düşük seviyede olduğu, ama takım ucunda yapılan incelemelerde ise derin aşınmış izler bulunduğunu ifade etmişlerdir.

Miller vd. [5] yaptıkları çalışmada sürtünmeli delmenin mekanik ve termal yönlerini araştırmışlardır. Sabit ilerlemede ilerleme kuvveti ve dönme momenti ölçülerek analiz edilmiş ve işparçası ile delici takımın sıcaklıları kızıl ötesi bir termometre ile ölçülerek belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarda sürtünmeli delme için iki model geliştirilmiştir. Bunlardan birisi iş parçasının eşik sıcaklığa ( kamera ile eşik sıcaklık olarak tespit edilmiş olan 2500_{C sıcaklığa)} yaklaşmadan hemen önceden takım ilerleme miktarını tahmin eden termal bir sonlu elamanlar modelidir. Diğeri ise iş parçası sıcaklığını, malzeme özelliklerini ve takım temas alanını esas alarak ilerleme kuvveti ve dönme momentini tahmin eden bir kuvvet modelidir. Bu çalışmanın sonuçları sürtünmeli delme ilgili yapılacak olan araştırmalarda ihtiyaçlarının saptanmasında kullanılabileceği ve elde edilen sonuçların sürtünmeli delme işlemlerinde optimizasyon problemlerinde gelecekte esas alınabileceği ifade edilmiştir.

Lee vd. [6] yaptıkları çalışmada nikel esaslı süper alaşım olan IN-713LC malzemesini farklı devir sayılarında ve ilerleme hızlarında sürtünmeli delme yöntemi ile delmişlerdir. Bu çalışmada malzemenin sertliği, deliğin daireselliği ve yüzey pürüzlülüğü kontrol edilmiş olup, malzemenin sertliğinin delik cidarına yakın olan yerlerinde arttığı ve kenardan iç kısımlarda ise azaldığı ifade edilmiştir. Bununla beraber artan devir sayıları ile artan ilerlemelerde ortalama yüzey pürüzlülüğünün azaldığı analiz edilmiştir.

Miller vd. [7] yaptıkları çalışmada karbon çeliği, alaşımlı çelik, alüminyum, ve titanyum alaşımlı malzemeleri sürtünmeli delme yöntemiyle delmişler ve daha sonra mikro yapı ve çentik sertlik değişimini incelemişlerdir. Bunun sonucunda farklı bileşimdeki malzemeler ve bu malzemelerin termal özelliklerinin, delme işlemi parametrelerinin seçimini etkilediğini, delik yüzey biçimini etkilediğini ve delik yüzeyinde yüksek bir deformasyon tabakası ortaya çıkardığını ifade etmişlerdir.

Scott vd. [8] yaptıkları çalışmada dökme malzemelerini sürtünmeli delme yöntemiyle delmişlerdir. Haddelenmiş metal malzemelere göre daha gevrek olan dökme alüminyum ve magnezyum alaşımlarını delmek için kullanılan ilerleme hızının, devir sayısının ve iş parçası sıcaklığının, delme boyunca ölçülen ilerleme kuvvetinin ve burulma momentinin delik biçimine etkileri analiz edilmiştir. Bu araştırmada azalan iş parçası sıcaklığı ile daha iyi bir delik biçimi elde edildiği ve ilerleme kuvvetinin ile dönme momentinin sürtünmeli delme yönteminin aşamaları boyunca gittikçe azaldığı ifade edilmiştir. Farklı devir sayılarında iki farklı iş parçasının delik biçimleri karşılaştırılarak sürtünmeli delme için maksimum ve

4

ortalama güç ve enerji hesaplanmıştır. Sürtünmeli delmede iş parçasını ön ısıtmanın ve yüksek devir sayısının faydalarına değinilmiş ve analiz edilmiştir.

Miller vd. [9] yaptıkları bu çalışmada kullanılan malzemede meydana gelen yüksek plastik şekil değiştirme ile iş parçasında oluşan sıcaklıkları 3 boyutlu sonlu elemanlar modeliyle analiz etmişlerdir. Malzemenin mekanik ve termal özelliklerini sıcaklığa bağlı olarak sonlu elamanlar metodu ile kodlamışlardır. Hesaplanan ve ölçülen itme kuvvetine göre invers metoduyla sürtünme katsayısı 0.7 olarak belirlenmiştir. Çalışmada modelle elde edilerek hesaplanan ilerleme kuvveti, moment ve iş parçası sıcaklığı deneysel değerlerle karşılaştırılmıştır. Sürtünmeli delme işlemlerinde iş parçasında oluşan plastik deformasyonun modellenmesinde sonlu elamanlar metodunun avantajlı olduğu ve plastik şekil değişimi, sıcaklık ve gerilme dağılımlarının iş parçasının termomekanik davranışlarına göre değiştiği ifade edilmiştir.

Lee vd. [10] yaptığı çalışmada ise sürtünmeli delme yöntemi, yüksek sertliği, düşük ısıl iletkenliği ve yüksek esnekliği olan AISI 304 paslanmaz çelik malzeme üzerinde kaplamalı ve kaplamasız tungsten karbür uçlar kullanılarak uygulanmıştır.Kaplamalı matkapların yüzeyi PVD yöntemiyle TiAIN ve AlCrN ile kaplanmıştır. Kaplamalı ve kaplamasız kesici takımların farklı devirlerdeki performansları üzerinde çalışılmıştır. Bu matkapların yüzey sıcaklıkları, takım aşınması ve eksenel itme kuvveti arasındaki değişiklikler karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Buna göre deneysel sonuçlar göstermiştir ki, AlCrN ‘un düşük ısıl iletkenliği ve yağlama özelliğinden dolayı AlCrN kaplamalı takımlarda en yüksek yüzey sıcaklığı üretilirken düşük eksenel itme kuvveti nedeniyle takımda çok az miktarda aşınma oluşmuştur. Bununla beraber kaplamalı ve kaplamasız takımlar arasındaki performans farkının delik sayısının artmasına bağlı olarak azaldığı gözlemlenmiştir.

Literatür araştırması incelendiğinde sürtünmeli delme işlemi ile ilgili yapılmış çok fazla çalışmaya rastlanmamıştır. Yöntemin yeni olması, uygulama alanlarının genişliği ve ülkemizde bu konu ile ilgili çalışmanın hemen hemen hiç olmaması bu araştırmayı önemli kılmaktadır. Bu çalışma bu konuda ülkemizde yapılacak araştırmalara ve imalat yapan sanayicilere ışık tutacak bir çalışmadır. Bu amaçla yapılan bu çalışmada sürtünmeli delme işleminde kullanılmayan AISI 1010 çelik malzeme delinmiş ve delme parametrelerinin (delme hızı, ilerleme, sürtünme açısı) yüzey pürüzlülüğü ve delik bölgesinde oluşan sıcaklık üzerine etkileri araştırılmıştır. Ayrıca daha önce literatürde rastlanmayan işleme şartlarının pul geometrisine ve kovan eteklerinde oluşan petalleşmeye (radyal yırtıklar) etkileri de bu çalışmada araştırılmıştır.

5

2. SÜRTÜNMELĐ DELME YÖNTEMĐ

Sürtünmeli delme, talaşsız bir delme yöntemi olup dönen bir takım ile malzeme arasında sürtünmeyle oluşan ısıyı kullanarak, deformasyonla malzemeyi içine ekstrüze eden ve ince duvarlı bir kovan oluşturarak delik açan bir delme yöntemidir (Şekil 2.1). Bu yöntem termal sürtünme esasına dayanır ve kısa işlem zamanına ve uzun takım ömrüne sahiptir. Ekonomik hızlı ve talaşsız bir delik oluşturma yöntemi olup soğutma sıvısını gereksiz kılmaktadır. Ayrıca sürtünmeli delmede kullanılan takımların ömürlerinin geleneksel delmeye göre çok yüksek olması, elde edilen delik yüzeyinin ve geometrisinin oldukça iyi olması da bu metodun en önemli avantajlarındandır [3].

Sürtünmeli delme yönteminde konik uçlu sert metal takımlar kullanılır. Başlangıçta oldukça yüksek bir devir ve eksenel kuvvete sahip olan sürtünmeli delme matkabının ince metal yüzeye bastırılması ile açığa çıkan sürtünme ısısı malzemeyi plastik şekillenmeye zorlar. Bu zorlama ile sürtünmeli delme matkabı malzemenin içinde ilerleyerek bir delik oluşturur. Bu delik oluşumu esnasında takımın hareketi ile malzeme aşağı doğru akmaya zorlanarak ayrıca bir kovan oluşumu sağlanır (Şekil 2.2). Oluşan bu kovanın boyu esas malzeme kalınlığının yaklaşık 3-5 katı kadardır. Ayrıca sürtünmeli delme işlemi kaynaksız bir iç diş açmak için de kullanılabilir ve burada oluşan kovan sayesinde malzeme yüzeyine ilave parça kaynağı yapılmasına gerek kalmadan diş açmada kalınlık ve mevcut sıkma yükü arttırılabilmektedir. Buna ilaveten sürtünmeli delme yöntemi ile geçmeli bağlantılarda daha büyük bir delik yüzeyi alanı elde edilebilmektedir ve uygun takım kullanmak suretiyle vida açma işlemi de aynı anda yapılabilmektedir[15].

6

Şekil 2. 2 Sürtünmeli delme işlemi uygulanması

Sürtünmeli delme matkabı, özellikle bu iş için özel geliştirilmiş aşınmaya ve sıcaklık değişikliklerine karşı çok dirençli bir malzemeden imal edilmiş olmalıdır. Sürtünmeli delme matkabı konik uç, konik kısım, silindirik kısım, boyun, silindirik sap olmak üzere 5 bölgeden oluşmaktadır (Şekil 2.3 )

Şekil 2. 3 Sürtünmeli delme matkabının boyutlandırılması

• Konik uç(h1): Sürtünmeli delme işleminde sürtünmenin başladığı ilk kısımdır. Delme

işleminde h1 yüksekliği ile β açısı etkili olan parametrelerdir. Bu kısımda herhangi bir kesici ağız mevcut değildir. Konik uç kısmı delme işleminde sürtünme kuvvetinin oluşması için teğetsel yönde kuvvetler oluşturarak delme esnasında takımın iş parçası konumlanmasını sağlar.

7

h2 yüksekliği ve α açısı etkili olan parametrelerdir. Bu bölge malzemenin sürtünme etkisiyle ısınarak yumuşayan malzemenin aşağıya doğru ekstrüze olmasını ve malzemenin delici takım üzerinde sıvanarak şekillenmesini sağlar. Bu kısım sürtünme temas yüzey alanını arttırmak için genellikle poligon şeklinde yapılır.

• Silindirik kısım(h3): Açılan deliğin geometrisinin oluşturulmasını sağlayan bölümdür.

Bu kısımdaki h3 yüksekliği açılacak deliğin et kalınlığına göre belirlenir.

• Boyun(h4): Delme işlemi esnasında yumuşayan malzeme delme yönünün tersine,

yukarıya doğru bir miktar akar. Bu bölge, yukarıya doğru akan kısmın boru üzerindeki eğimini kompanse ederek bir sızdırmazlık halkası ve sızdırmaz bağlantılar için ideal bir düz yatak oluşturur.

• Bağlama sapı(h5): Bu kısım takımın sap kısmı olup tezgahın miline bağlanmasını

sağlayan kısımdır.

2.1. Sürtünmeli Delme Yönteminin Aşamaları

Sürtünmeli delme yöntemi ile oluşturulan delik kovanının şekli, işleme şartlarına ilaveten delme matkabının çapına, matkabın konik kısmının uzunluğuna ve açısına bağlıdır [15]. Delme işleminde deliğin oluşumu 3 aşamadan meydana gelmektedir.

2.1.1. Başlangıç Aşaması

Sürtünmeli delme işleminde yeterli sürtünme enerjisini elde edebilmek için delme matkabının oldukça yüksek bir devir sayısında dönmesi ve aynı zamanda yüksek bir ilerleme hızı ile iş parçasına temas etmesi gerekmektedir. Yüksek ilerleme hızı sayesinde yüksek bir ilerleme kuvveti elde edileceğinden takımın- iş parçası temas noktasında yüksek bir ısı enerjisi oluşacak ve ince kesitli malzemenin hızlı bir şekilde yumuşaması sağlanacaktır (Şekil 2.4). Delme başlangıcında takım ilerleme kuvveti maksimum seviyededir.

8

Şekil 2. 4 Başlangıç safhasındaki ilerleme kuvveti ile yol arasındaki ilişki [15].

2.1.2. Akma Aşaması

Yüksek ilerleme kuvveti ve devir sayısı ile oluşan sürtünme ısısı ile iş parçası yumuşamaya başlarken, yumuşayan malzeme ilk olarak matkabın ilerleme yönünün tersine doğru akmaya başlar. Matkabın ucunun iş parçasını tamamen deldiği andan itibaren ise malzeme akışı matkabın ilerleme yönünde oluşur. Bu safhada ilerleme kuvveti azalırken ilerleme hızı artar(Şekil 2.5).

9 2.1.3. Şekillendirme Aşaması

Matkabın konik ve silindirik kısmının son olarak işparçasının içine tamamen nüfuz etmesi ile malzeme tamamen delinmiş olur. Bu durumda matkabın boyun kısmı ilerleme yönünün tersine hareket ederken iş parçasının üst kısmına doğru akan malzemede şekillendirilir ve sızdırmazlık halkası oluşur. Bu safhada ilerleme kuvveti sıfıra düşer (Şekil 2.6) [15].

Şekil 2. 6 Şekillendirme sırasında ilerleme kuvveti ile yol arasındaki ilişki [15].

2.2. Takım Geometrileri

Sürtünmeli delme matkapları düz boyunlu, kesici boyunlu, kısa tip, uzun tip, kesici ağızlı (kesici yivli) ve özel tip olmak üzere sınıflandırma yapılabilir.

2.3. Uzun Tip Sürtünmeli Delme Matkapları

Genellikle düz silindirik deliklerin oluşturulmasında kullanılan matkap uçlarıdır. Bu tip sürtünmeli delme matkaplarının kovan oluşumunu sağlayan silindirik kısmı uzundur. 2 mm ve üstü kalınlıktaki malzemelerde uzun bir kovan yapısı oluşturmak için kullanılırlar ve aynı zamanda konik kısımları da uzun bir yapıdadır (Şekil 2.7). Ayrıca bu tip matkapların düz boynu sürtünmeli delme yönünün tersine doğru akan malzemeye sızdırmazlık halkası şeklinde bir form verir [15].

10

Şekil 2. 7 Uzun tip sürtünmeli delme matkabının kesit görünüşü[15].

2.4. Kısa Tip Sürtünmeli Delme Matkapları

Uzun tipe kıyasla bu matkap tipinde silindirik kısmın boyu daha kısadır (Şekil 2.8). Bu matkap ile şekillendirilen kovanlar genellikle konik olup, delinen kısımdaki malzemenin kalınlığı bitime doğru inildikçe kovan delik çapı daralır. Bu tip matkaplar özellikle sürtünmeli delme kılavuzu ile beraber kullanılmak üzere geliştirilmişlerdir. Kovanın bu şekli daha düzgün bir kılavuz çekme işlemi yapılmasına imkân verir. Bu şekilde deliklere açılan dişlerin formu çok düzgün olup, yüksek bir sıyırma mukavemetine sahiptir. Malzeme kalınlığının daha fazla olduğu hallerde sonradan kılavuz çekilecekse uzun tiplerin kullanılması tavsiye edilir. Ancak bu tür uygulamalarda kısa tipin kullanılması halinde kovanın ucundaki daralma, kılavuzu fazla zorlayabilir [15].

11 2.5. Düz Boyunlu Sürtünmeli Delme Matkabı

Bu tip sürtünmeli delme matkaplarının boyun kısmında herhangi bir kesici ağız mevcut değildir. Delinen malzemenin üst kısmında sızdırmazlık halkası istenen durumlarda (pul) kullanılırlar. Bu tip matkapların boyun kısımları düz olup yukarıya deliğin üst kısmına doğru akan malzemenin şekillendirmesini sağlayarak bir sızdırmazlık halkası oluşturur(Şekil 2.9)

Şekil 2. 9 Düz boyunlu sürtünmeli delme matkabı[15].

2.6. Kesici Boyunlu Sürtünmeli Delme Matkabı

Bu matkaplarda, iş parçası yüzeyine basacak olan boyun kısımları özel olarak bilenerek kesici ağızlar oluşturulmuştur. Bu kesici ağızlar yumuşayarak deliğin üst kısmı akan malzemenin tıraşlanarak temizlenmesini sağlar. Bu tip matkap uçları sızdırmazlık halkasını meydana getirmezler(Şekil 2.10).

Şekil 2. 10 Kesici boyunlu sürtünmeli delme matkabı [15]. a) Kısa tip b)uzun tip

12 2.7. Kesici Ağızlı Sürtünmeli Delme Matkapları

Bu tipte sürtünmeli delme matkabının konik kısmının her iki tarafında matkabın ucuna doğru inen kesici kenarlar bulunmaktadır(Şekil 2.11). Bu kesici kenarlar sayesinde ilerleme kuvveti yaklaşık 1/3 oranında azaltıldığı için bu uygulama el matkapları için çok uygundur[15].

Bu tipin diğer bir uygulama sahası da galvanizlenmiş yüzeylerdir. Yüzeyindeki kaplamanın ilk safhada ayrışmasıyla, bu katmanda yer alan çabuk eriyen malzemelerin yağlama etkisi önlenmiş olur. Bu tip matkap uçları diğer tipteki matkap uçları ile kombine edilebilir.

Şekil 2. 11 Kesici ağızlı sürtünmeli delme matkabı[15]. a)Kısa Tip b)Uzun tip

2.8. Sürtünmeli Delme Matkabının Seçimi

Sürtünmeli delmede kullanılan matkap uçlarının seçiminde en önemli parametrelerden biri malzeme kalınlığıdır. Malzeme kalınlığına göre uzun tip ya da kısa tip matkap uçları seçilir. Sürtünmeli delme işlemleri sonrasında deliklere vida dişi açılacak ve deliklerde sıvama kılavuzları kullanılacaksa, malzeme kısa tip matkap uçları kullanılarak delinmelidir. Ancak malzeme kalınlığının fazla olması durumunda ise uzun tip matkap uçları ile açılmış delikler daha uygun olur(Şekil 2.12).

13

Şekil 2. 12 Matkap tipinin malzeme kalınlığına göre belirlenmesi [15].

2.9. Delme Parametreleri

Sürtünmeli delme işleminde sızdırmazlık halkası delik kovanı biçimi ve yüzey pürüzlülüğüne etkili olan parameteler aşağıdaki gibidir [15].

• Eksenel (ilerleme) kuvvet Fax, , (N)

• Takım ilerlemesi f, (mm/dak) • Devir sayısı n, (dak¯ ¹)

• Delme matkabının sürtünme açısı β • Tezgah gücü P, (kW)

• Malzeme kalınlığı h, (mm)

• Sürtünme temas yüzey alanı oranı(%)

2.9.1. Eksenel Kuvvet

Eksenel kuvvetin değeri delme matkabın çapına bağlı olarak değişmektedir(Şekil 2.13). Sürtünmeli delme işlemi esnasında başlangıçta yüksek ilerleme kuvveti meydana gelir. Daha sonra iş parçasının sıcaklığının yükselme ile birlikte eksenel kuvvet düşer ve ilerleme hızı artar(Şekil 2.14). Ön ısıtmalı ile yapılan delme işlemlerinde yüksek ilerleme hızlarında yüksek iş parçası sıcaklığı oluşmakta ve ilerleme kuvvetini azaltarak momenti düşmektedir. Dolayısıyla delme işlemindeki işlem süresi azalmaktadır [4].

14

• Isının hızla yükselmesine ve bunun sonucu olarak sıvama matkabında termik gerilmelere yol açar.

• Matkap ucunun mekanik olarak zorlanmasına yol açar.

• Sıcaklığın fazla yükselmesine sebep olur ve malzemenin içyapısını ve yüzey pürüzlüğünü olumsuz yönde etkiler [15].

Eksenel kuvvetin fazla düşük olması;

• Đş parçasını daha az ısınmasına ve daha düşük termik gerilmeleri oluşturur.

• Delme esnasında matkap ucunun aşırı ısınmasına neden olur ve takım ömrünü azaltır. • Sürtünmeli delme için gerekli olan ısınma süresini uzatır.

Şekil 2. 13 Eksenel kuvvetinin delik çapına bağlı olarak değişimi [15].

0 0,5 1 1,5 2 0 5 10 15 20 Đlerleme Miktarı (mm) K uv v et (k N ) 2400 dev/dak 6000 dev/ dak

15 2.9.2. Takım Đlerlemesi

Sürtünmeli delme yönteminde takım ilerlemesinin delinen malzemenin yüzey pürüzlülüğü ile takımın aşınması üzerinde önemli derecede etkisi vardır. Yüksek ilerleme hızları ile yapılan delme işlemlerinde, iş parçasının delik bölgesinde yeterli erime sıcaklığı elde edilemez ve eriyen malzeme sürtünmeli delme matkabına yapışır. Bunun sonucunda takım üzerinde derin izler oluşarak yüzey pürüzlülüğü yüksek olan bir delik meydana gelir(Şekil 2.15). Đlerleme hızının çok yavaş olması, sürtünmeli delme işleminin daha uzun zaman almasına ve bundan dolayı iş parçasının delik bölgesinde farklı soğuma bölgelerinin oluşmasına sebep olur. Delik yüzeyi üst katmanı delik yüzeyi alt katmanına göre daha hızlı soğuduğu için delme boyunca sürtünme matkabı metale yapışır ve kötü bir delik yüzey kalitesi elde edilir [3].

Sürtünmeli delme ile delik bölgesinde oluşan maksimum iş parçası sıcaklığının malzemelerin ergime sıcaklığının yaklaşık 1/2 ile 2/3’ü kadar olduğu ifade edilmiştir [15].

0,5 1 1,5 2 2,5 25 50 75 100 125 150 175 Đlerleme (mm/dak) Y u z e y P ü rü z lü lü ğ ü ( m ) 30 m/dak 60 m/dak 90 m/dak

Şekil 2. 15 Đlerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi (d=8 mm) [3].

2.9.3. Sürtünme Açısı

Sürtünmeli delme yönteminde sürtünme açısı, matkap ucunun iş parçasının yüzeyine temas miktarını artırarak kovan uzunluğunu değiştirir. Bu açı delik yüzey pürüzlüğünü etkileyen önemli parametrelerden biridir.

16

Sürtünme açısı küçük olduğunda takımın konik yüzeyinin temas uzunluğu daha uzun olmaktadır. Ayrıca bu konik temas yüzey uzunluğunun artması ile delme esnasında delik tam ve dengeli bir erime sıcaklığına sahip olur. Dolayısıyla deliğin yüzey pürüzlülüğü değeri küçülerek daha düzgün bir delik yüzeyi elde edilir [6].

2.9.4. Devir Sayısı

Đş parçası malzemesi ve kalınlığına göre uygun seçilen devir sayısı takım ömrünü artırmaktadır. Arıca yüzey pürüzlülüğünü etkileyen parametrelerin başında en fazla devir sayısı gelmektedir. Devir sayısı arttıkça malzemenin metal kristalleşme enerjisi artmakta ve tam bir erime sıcaklığı elde edilmektedir. Bundan dolayı yüzey pürüzlülüğü azalmaktadır[6].

Devir sayısı seçimi öncelikli olarak matkap çapına bağlı olup aynı zamanda iş parçasının kalınlığına ve cinsine de bağlıdır [11].Demir dışı malzemeler de ise daha yüksek devir sayılarına ihtiyaç duyulur [15]. Şekil 2.16 de düşük alaşımlı çelik malzemeler için matkap çapına bağlı olarak devir sayısı değişimi gösterilmiştir. Yüksek alaşımlı çelikler ve kalınlığı fazla olan paslanmaz çeliklerde daha düşük devir sayılarına ihtiyaç duyarlar. Bu durum doğal olarak matkabın ömrünü de kısaltır. Ayrıca delme işlemini sonlandırmak için matkap geri çekildiğinde, düşük sıcaklıktan dolayı eriyen metalin takıma yapışması ile matkap ucu deliğin yüzeyini kazıyarak iş parçasının içinden çıkmaktadır. Bu ise deliğin yüzey pürüzlülüğünü artırmaktadır[6].

Yanlış seçilmiş bir devir sayısının etkisi, daha önce açıklanan uygun olmayan bir eksenel kuvvetin etkisine benzer. Bunun yanında aynı malzeme ve matkap ucu için hatalı seçilmiş devir sayısı işlem süresini uzatmakta ve takım aşınmasını artırmaktadır.

17

Şekil 2. 16 Matkap çapına bağlı olarak devir sayısı seçim aralığı [15].

2.9.5. Tahrik Gücü P (kW)

Çekirdek delik çapı ve devir sayısı kombinasyonu güç karakteristiğini oluşturur(Şekil 2.17). Yeterli tahrik gücüne ve devir sayısına sahip olduğu sürece, piyasada mevcut matkap tezgâhlarının çoğu sürtünmeli delme işlemlerinde kullanılabilir [15].

Şekil 2. 17 Sürtünmeli tahrik gücü ile delik çapı arasındaki ilişki [15]

2.9.6. Sürtünme Temas Yüzey Alanı Oranı

Sürtünme temas yüzey alanı oranı, matkap ucunun konik yüzeyinin delme esnasında işparçasına temas ettiği sürtünme yüzey miktarını ifade eder. Bu oran sürtünmeye temas halinde bulunan konik yüzeyin toplam konik yüzeye oranının yüzde değeridir(Şekil 2.18).

18 2.9.7. Malzeme Kalınlığı

Sürtünmeli delme işlemlerinde kovan oluşumuna en büyük etkiyi malzemenin kalınlığının delici takımın çapına oranı (h/d) göstermektedir. Bu oranın yükselmesi, delinen deliklerde daha düzgün bir şekilde kovan oluşumunu sağlamaktadır[8]. Malzeme kalınlılığının takım çapına oranının (h/d) düşmesi ile oluşan delik kovanı yonca yaprağı biçimini almakta ve kovanda radyal yırtıklar meydana gelmektedir. Bu durum delinen deliğin kovan biçimi bozarak istenmeyen deliklerin elde edilmesine neden olmaktadır(Şekil 2.18)

Şekil 2. 18 Sürtünmeli delmede oluşan kovan yapıları [8].

2.10. Sıvama Klavuzları (Flowtap) Đle Diş Açma

Sürtünmeli delme işlemin yapılmasının amacı ince kesitli profil ve boru tipi malzemelere delik delme ve bu deliklere vida açma işleminin uygulanmasıdır(Şekil 2.19). Deliklere vida dişi açma işlemi vida kavuzlarıyla yapılabilmektedir. Ancak günümüzde alışılmış kılavuzların yerine sıvama kılavuzları kullanılarak vida dişi açma işlemleri uygulanmaya başlanmıştır(Şekil 2.20). Sıvama kılavuzları ile diş açma işleminde vida dişleri soğuk şekillendirme işlemiyle talaş kaldırılmadan kesintisiz bir malzeme akışıyla oluşur.

Sürtünmeli delme işleminin peşine herhangi bir kılavuzla vida dişi açma işlemi yapılabilmektedir. Fakat sıvama kılavuzları kullanılarak açılan vidalar normal kılavuzla açılan vida dişlerine göre bir takım avantajlara sahiptirler. Sıvama kılavuzu ile diş açma işlemi; talaşı elimine eden, kılavuz kırılmalarını azaltan ve iş parçasının kalitesini iyileştiren bir yöntem olması nedeniyle endüstride önem kazanmaktadır[11]. Soğuk şekillendirme ile vida dişi açma işlemi hemen hemen geleneksel vida kılavuzlarının kullanıldığı tüm tezgahlar ile yapılabilir.

19

Şekil 2. 19 Sürtünmeli delmenin vidalı bağlantılarda uygulanmaları [15]

Şekil 2. 20 Sıvama klavuzu(flowtap) [15]

2.11. Sürtünmeli Delme Matkap Ucunun Yağlanması

Sürtünmeli delme matkabının ömrünü uzatmak, aşınmayı önlemek ve kovan yüzey kalitesini azaltmak için belirli aralıklarla yağlanmalıdır. Bu yağlar sürtünmeli delme matkabı için geliştirilmiş olan özel yağlar olup matkaba belirli aralıklarla sürülürler. Özellikle sıvama matkabının konik kısmı ile silindirik kısmı arasındaki geçişin ve boyun kısmının düzenli olarak yağlanması tavsiye edilir[11].Düzenli bir yağlama;

• Matkabın çalıştığı sıcaklığı düşürerek ömrünü uzatır.

• Sürtünmeli delme matkabında malzeme birikmesini ve yapışmasını önler.

• Takım aşınmasını azaltır.

• Delik yüzey kalitesinin iyileştirir

• Temiz şekillendirilmiş bir kenarın oluşmasını sağlar [15]

Sıvama ucunun yağlanması için yarı yarıya FTMZ yağı ve FD-KS yağı karıştırılarak uygun bir karışım elde edilir [11]. FTMZ yağı açık kahverengi renginde olup yoğunluğu

20

20ºC’de 0,945 ± 0,01 g/cm³’dür, viskozitesi ise 40 ºC’de 350 mm²/s’dır [13]. FD-KS ise beyaz renkli macun kıvamında olup 20 ºC’de yoğunluğu 17 g/cm³’dür [12,13,14].

2.12. Sıvama Kılavuzunun Yağlaması

Soğuk şekillendirme esnasında meydana gelen yüksek sürtünme değerleri yüksek kuvvetleri meydana getirmektedir. Sıvama kılavuzunun yağlanması ile kaliteli bir vida dişi yüzeyi elde edilir ve yağlama sayesinde döndürme momenti azalır. Bu durum sıvama kılavuzunun ömrünü uzatır [15].

Sülfirik ve klorik yağlar soğuk şekillendiren işlemler için tercih edilir. Diğer akışkanlar genel olarak metal kesme işlemlerinde ve kılavuzlarla diş açma işleri için tercih edilir [11].

2.13. Sürtünmeli Delme Matkabının Ömrünü Etkileyen Faktörler

Sürtünmeli delme matkabının ömrünü etkileyen birçok faktör vardır. Takım ömrünü etkileyen faktörler aşağıda özetlenmiştir.

1. Sert metal malzemeden yapılan matkapların darbe dayanımları zayıftır. Bu nedenle sürtünmeli delme matkabının iş parçasına teması çok hızlı bir şekilde olmamalıdır. 2. Yabancı maddelerin sürtünmeli delme matkabına yapışması delik kalitesini ve kovan

biçimini bozacağı gibi aynı zamanda matkabın aşırı aşınmasına neden olur. Bu tür birikimler düzenli olarak matkap ucundan uzaklaştırılmalıdır.

3. Matkabın iş parçasına girmesi sırasında çok yüksek burulma momenti meydana gelir. Bu durum matkap ucunun kırılmasına neden olur. Bu nedenle delme işleminin başlangıcında ani ve yüksek ilerleme kuvveti kullanılmamalıdır.

4. Sürtünmeli delme matkapları çok yüksek sıcaklıklarda bile mukavemet özelliklerini koruyacak şekilde özel geliştirilmiş sert metal malzemelerden imal edilirler. Fakat bu malzemeler aşırı ani sıcaklık değişikliklerine karşı hassastırlar. Bu durum sürtünmeli delme matkabının kırılmasına neden olur. Ani sıcaklık değişimlerini meydana getirecek uygulamalardan kaçınılmalıdır[11].

5. Çok yüksek ilerleme değerlerinde delme işlemlerinde matkap ucu iş parçasını deldikten sona birden boşa çıkar. Bu ise matkap ucunda yorulma kırılmasına neden olur.

21

6. Sürtünmeli delme işleminin süreklilik içerisinde ara verilmeden tamamlanmasına dikkat edilmelidir. Delme esnasında iş parçası delik bölgesinde oluşacak büzüşme matkap ucunun kırılmasına sebep olur.

7. Sürtünmeli delmede matkap ucunun bağlanmasında oluşacak eksen kaçıklığı, tezgah milindeki boşluk ve titreşim gibi hatalar matkap ucunun kırılmasına neden olur. 8. Belirli delme aralıklarında matkap ucunun yağlanması takımların ömrünü belirgin bir

şekilde arttırır.

9. Delme parametreleri uygun seçilmeli ve mümkün oldukça yüksek çalışma sıcaklıklarından kaçınılmalıdır. Yüksek çalışma sıcaklıkları matkap ucunun hızlı bir şekilde aşınmasına neden olur.

2.14. Sürtünmeli Delme Yönteminin Avantajları

Sürtünmeli delme yöntemi endüstrinin birçok alanında kullanılan ince cidarlı malzemelerin delinmesinde ve diş açılmasında, geleneksel yöntemlerle delinemeyen aşınmaya dirençli malzemelerin delinmesinde önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu yöntem henüz pek kullanılmamasına rağmen endüstriye çok fazla katkıda bulunacak nitelikte bir yöntemdir. Bu yöntemin kullanım alanlarına göre sağladığı avantajları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

a. Geleneksel delme yöntemleri, malzeme üzerinde mekanik kuvvet uygulayarak ve zorlama ile genellikle malzeme içinde plastik deformasyon ve kayma gerilmeleri yaratarak, malzeme üzerinden talaş kaldırılarak yapılan delme yöntemidir. Sürtünmeli delme yöntemi ise, dönen bir takım ve malzeme arasında sürtünmeyle oluşan ısıyı kullanarak malzemeyi yumuşatıp içine nüfuz ederek ince duvarlı bir delik açan, geleneksel olmayan bir delme yöntemidir. Bu nedenle aşınma direnci yüksek ve deformasyon sertleşmesine uğrayan ince kesitli malzemeler bu yöntemle kolaylıkla delinebilir.

b. Sürtünmeli delme yöntemi, ince cidarlı malzemelere açılan deliklere vida montajı yapılırken elde edilen kovan oluşumuyla daha sağlam bir yapı oluşturduğundan, diş açma kalınlığını ve mevcut sıkma yükünü daha da arttırdığından özellikle önem kazanmaktadır. Bu sebeple sürtünmeli delme yönteminin kullanılması ile vidalı bağlantılarda harici ek bir malzeme kaynatmaya, perçinlemeye ve puntalamaya gerek kalmaz. Ayrıca herhangi bir ilave işlem gerektirmediği için imalat maliyeti daha düşük ve üretim süreleri de daha kısadır.

22

c. Deliklere ilave malzeme kaynağı meydana gelecek olan kaynak gerilmelerini de elimine edecek bir işlem olması nedeniyle, diğer ince cidarlı malzemelerde vidalı yüzey oluşturmak için uygulanan yöntemlere göre daha avantajlıdır.

d. Sürtünmeli delme matkaplarının en yoğun kullanıldığı uygulamalar, ince cidarlı sac veya borularda delik açarak, bunları kılavuz çekilebilecek bir duruma getirmektir. Kılavuz çekme işlemi doğal olarak piyasadaki herhangi bir kılavuzla yapılabilse de, sürtünmeli delme ile delinmiş delik ile bütünleşmesi açısından, sıvama kılavuzu (flowtap) tavsiye edilir. Bu durumda sıvayarak diş açma işlemi sonucu oluşan pekleşme nedeniyle vida dişi açılmış malzemenin dayanımı daha da artar.

e. Geleneksel delme işlemlerinde kullanılan soğutma sıvıları insan sağlığı için zararlı ve çevresel kirlilik yapmaktadırlar. Buna karşın sürtünmeli delmede soğutma sıvısı kullanılmamakta ve soğutma sıvısı israfını ortadan kaldırmaktadır.

f. Daha yüksek delme hızları ile daha düşük imalat zamanları oluşur. Takım ömürleri konvansiyonel delmeye göre daha yüksektir. Bununla birlikte sorunsuz bir otomasyon sağlar[11].

g. Diş çekme vidalarında seri üretimde zamandan ve maliyetten tasarruf sağlar. Boru genişletmelerinde ise güvenli bağlantılar sağlar [1,2].

h. Boruların geleneksel delme işlemleri ile delinmesinde eksenleme ve borularda büzülme gibi problemler meydana gelmektedir. Boruların delinmesi esnasında ortaya çıkan bu tür problemlerin ortadan kaldırılması için önemli bir avantaj sağlarlar.

i. Sıvama kılavuzları ne yivlere, nede kesici kenarlara sahiptir. Soğuk şekillendirme ile diş açma işlemi hemen hemen konvesyonel kılavuz açabilen tüm tezgahlar ile yapılabilir. Sıvama kılavuzları, talaş kaldıran kılavuzlar gibi ısı açığa çıkartmazlar. Bunlar ısıyı kılavuzun ve iş parçasının içine doğru dağıtırlar. Sonuç olarak sıvama klavuzu ile soğuk şekillendirme, talaşları elimine eden, kılavuz kırılmalarını azaltan ve iş parçalarının kalitesini iyileştiren bir yöntemdir. Bu yöntem endüstride hızla ivme kazanan bir yöntem olmakta olup her türlü mevcut diş açma tertibatında kullanılabilir.

2.15. Sürtünmeli Delmenin Uygulama Alanları

Sürtünmeli delme yöntemi hemen hemen ince cidarlı tüm malzemelere uygulanabilmektedirler. Sürtünmeli delme temel olarak yapı çeliği, paslanmaz çelik, pirinç, bakır, alüminyum, manyetik malzemeler ve özel alaşımlar ve özellikle aşınmaya dirençli ve deformasyon sertleşmesine uğrayan malzemelerde kolaylıkla kullanılabilir. Genel olarak,

23

boyuna talaş kaldırmaya müsait tüm malzemelerin sürtünmeli delme işlemine uygun olduğu söylenebilir. Delinen malzemeye sıvama kılavuzu (flowtap) ile vida dişi açılabilir.

Sürtünmeli delme yöntemi farklı kesit ve duvar kalınlıklarında çeşitli geometrilerdeki malzemelerde kullanılabilir. Ayrıca yuvarlak borularda sürtünmeli delme işlemi önemli bir avantaj sağlar. Sürtünmeli delmenin kullanım alanlarını aşağıdaki gibi özetlersek;

• Özellikle ince cidarlı bölgelerde yüksek bir vida sıyırma mukavemetine sahip civata bağlantıları,

• Çok düzgün bir yuvaya ihtiyaç duyan geniş yüzeyli lehim bağlantıları (ısı değiştirici tabanları,

• Sızdırmazlık istenen gaz bağlantıları(Şekil 2.21)

• Yüksek mukavemetli kaymalı yataklar (güneş enerjili sistemlerdeki katlama mekanizmaları ,

• Rulman veya kaymalı yatakların ince cidarlı borulara veya profil parçalara oturtulması(Şekil 2.22),

• Lehimli ve kaynaklı bağlantıları(Şekil 2.23), • Su tankları ve basınçlı tankları,

• Đç içe geçmiş profil ve boru tipi parçalara müşterek delik açma işlemleri(Şekil 2.24), • Otomotiv endüstrisi(Şekil 2.25),

• Çelik mobilyalardaki bağlantı yerleri, gibi birçok uygulama yerleri sayılabilir.

24

Şekil 2. 22 Manşonlu yataklarda veya kaymalı destek uygulamaları [15]

Şekil 2. 23 Lehimli ve kaynaklı boru bağlantıları uygulamaları [15]

25

26 3.MATERYAL VE METOT

Bu çalışmada, AISI 1010 çeliğinin sürtünmeli delme yöntemiyle delinmesinde delme hızı, sürtünme açısı, ilerleme, takım çapı, sürtünme temas alanı gibi delme parametreleri kullanılarak delik yüzeyi kalitesi ve kovan geometrisi incelenmiştir.

Tablo 3. 1 Sürtünmeli delme işleminde delme parametreleri

Parametreler Değerleri

Sürtünme açıları (derece) 300 ₄₅0 ₆₀0

Đlerleme (mm/dak) 75 150 225

Matkap çapı (mm) 6 8 10

Delme hızı (m/dak) 50 75 100 125 Sürtünme temas alanı oranı (%) 100

Sürtünmeli delme deneyleri Microcut Challenger 2414 marka dik işlem merkezli CNC freze tezgâhında yapılmıştır. Đş parçası CNC tezgâhının tablasına mengene yardımıyla bağlanarak delikler, hazırlanan CNC programı yardımıyla otomatik olarak delinmiştir(Şekil 3.1). Delme esnasında pul oluşumu da dikkate alındığından delici takımın boyun kısmı işparçasına tam olarak temas ettirilmeyerek matkabının boyun kısmı ile iş parçası yüzeyi arasında 1 mm boşluk bırakılmıştır. Delme işlemleri kuru ortamlarda yapılmış olup matkap uçlarında herhangi bir yağlayıcı kullanılmamıştır. CNC freze tezgâhının özellikleri aşağıda verilmiştir (Tablo 3.2).

Tablo 3. 2 Sürtünmeli delme kullanılan CNC freze tezgâhının özellikleri

Tezgah Parametreleri Değerleri

Đş masası ölçüsü 760 x 360 mm

X-Eksen hareketi 610 mm

Y-Eksen hareketi 355 mm

Z-Eksen hareketi 510 mm

Đş mili alnı ile iş masası yüzeyi arası mesafe 110~620 mm

Đş mili devir sayısı 8000 d/dak

Đş mili motor gücü 7,5 kW

Takım şaft koniği BT-40

Takım magazini istasyon sayısı 16 adet

Ağırlık 2500 kg

Kontrol ünitesi Fanuc 0i-MC

27

Şekil 3. 1 Deneylerde kullanılan CNC tezgahı

Deneylerde %10 Co ihtiva eden WCsinterlenmiş karbür uçlar(K20) kullanılmıştır(Şekil 3.2). Sürtünmeli delme deneylerinde kullanılmak üzere üç farklı çap ve üç farklı sürtünme açılarına sahip 9 adet matkap ucu, Nurol Teknoloji Sanayi ve Madencilik Ticaret A.Ş.Ankara/ TÜRKĐYE’ de imal ettirilmiştir. Takımların uç açıları 90o ve sürtünme temas yüzey alanı oranı % 100(kesici takım sürtünmeye konik yüzey olarak alınmıştır. Deneylerde kullanılan matkap uçlarının boyutları Tablo 3.3’ de verilmiştir.

28

Tablo 3. 3Sürtünmeli delme deneylerinde kullanılan matkap uçlarının boyutları

Takım No. φD1 φD2 φD3 L1 L2 L3 L4 L5 R α β 1 12 8 6 25 10 10 4,7 0,64 0,5 60 90 2 12 8 6 25 10 10 6,2 0,74 0,5 45 90 3 12 8 6 25 10 10 7,8 1,24 0,5 30 90 4 16 10 8 25 10 12 6,4 0,72 0,5 60 90 5 16 10 8 25 10 12 8,2 1,03 0,5 45 90 6 16 10 8 25 10 12 10,0 1,8 0,5 30 90 7 20 14 10 25 10 14 8,0 0,9 1 60 90 8 20 14 10 25 10 14 10,3 1,25 1 45 90 9 20 14 10 25 10 14 12,6 2,22 1 30 90

Bu araştırmada iş parçası malzemesi olarak 40x40 mm boyutlarında et kalınlığı 2 mm olan AISI 1010 düşük karbonlu çelik kare profil kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan iş parçasının kimyasal analizi Tablo 3.4’ de verilmiştir.

Tablo 3. 4 Deney çalışmalarında kullanılan AISI 1010 malzemesinin kimyasal analizi % Alaşım Elementi

C Si Mn Cu S Cr Ni Al Fe%

0.03491 0.03614 0.20271 0.03565 0.01892 0.02235 0.01596 0.03181 99.5754

3.1. Yüzey Pürüzlülüğü Ölçümleri

Sürtünmeli delme deneylerinde, delme parametrelerinin deliklerin yüzey pürüzlülüğüne etkilerini incelemek amacıyla yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapıldı. Ölçümlerde Mitutoyo SJ-201 marka yüzey pürüzlülük cihazı kullanılarak ortalama yüzey pürüzlülüğü değerleri (Ra) belirlendi. Belirlenen deney şartlarında işlenmiş ikişer adet numune kullanıldı. Her deney numunesinin farklı 3 noktasından deliğin ekseni boyunca ölçümler yapılarak ortalamaları alındı. Hatalı ve aşırı sapma gösteren deneyler değerlendirmeye alınmayarak deneyler tekrar edildi. Yüzey pürüzlülüğünün ölçümünde delme uzunluğu (the cutoff lenght) λc=0,8 ve numune sayısı 5 (the sampling number) seçildi. Bu durumda hareket(travers) uzunluğu 08x5=4 mm olmaktadır.

29 3.2. Sıcaklık Ölçümü

Delme esnasında delik bölgesinde oluşan sıcaklıları zamana bağlı olarak ölçümü için Impac IGA 15 Plus Marka temassız kızılötesi ışınlı termometre bilgisayar destekli olarak kullanılmıştır. Kullanılan temassız sıcaklık ölçme aletinin özellikleri Tablo 3.5’ de verilmiştir. Sıcaklıklar 0.02 sn gösterge süresinde maksimum değerler okunarak belirlenmiştir. Belirlenen değerler 0.1 sn aralıklarla bilgisayara aktarılmış ve sıcaklık zaman grafikleri elde edilmiştir(Şekil 3.3). Delme esnasında oluşan ön ısınmanın etkisini ortadan kaldırmak için her deney sonrasında kesici takım ile iş parçasının soğuması beklenmiş ve sonraki deneye başlanmıştır.

Tablo 3. 5 Impac IGA 15 Plus Marka temassız kızılötesi ışınlı termometre özellikleri

Parametreler Aralığı

Sıcaklık ölçe aralığı 250-1800 o_C

Ölçme doğruluğu %0.6 ( 23 o_{C ortam sıcaklığında %100)}

Gösterge süresi 20 ms

Ölçme fonksiyonu Max. , Min. , Ort.. ve Fark

Kaydetme aralığı 0.02sn,0.04sn,0.1sn,0.2sn,0.5sn,1sn,2sn,5sn,10sn,20sn,50sn

Şekil 3. 3 Delme işlemi süresince oluşan sıcaklık değişimleri ( d=8mm, V=75 m/dak, F=225 mm/dak, α=60o₎

30

4. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA

Sürtünmeli delme deneyleri farklı delme şartlarında yapılmış ve delinen delik kovanlarının yüzey pürüzlülük değerleri ile delme esnasında delik bölgesinde meydan gelen maksimum sıcaklıklar ölçülerek tablo haline getirilmiştir(Tablo 4.1).

Tablo 4. 1 Sürtünmeli delme deney sonuçları

Deney no Takım çapı (mm) Sürtünme açısı, α (derece) Delme hızı (m/dak) Đlerleme (mm/dak) Sıcaklık (0_C) Yüzey pürüzlülüğü Ra (µm) 1 6 30 50 75 779 0,49 2 6 30 50 150 725 0,65 3 6 30 50 225 700 0,75 4 6 30 75 75 806 0,38 5 6 30 75 150 743 0,42 6 6 30 75 225 705 0,48 7 6 30 100 75 830 0,34 8 6 30 100 150 755 0,38 9 6 30 100 225 715 0,45 10 6 30 125 75 822 0,29 11 6 30 125 150 742 0,35 12 6 30 125 225 704 0,42 13 6 45 50 75 705 0,4 14 6 45 50 150 700 0,52 15 6 45 50 225 667 0,56 16 6 45 75 75 764 0,36 17 6 45 75 150 736 0,47 18 6 45 75 225 699 0,52 19 6 45 100 75 880 0,33 20 6 45 100 150 799 0,45 21 6 45 100 225 734 0,5 22 6 45 125 75 842 0,32 23 6 45 125 150 764 0,43 24 6 45 125 225 675 0,48 25 6 60 50 75 685 0,37 26 6 60 50 150 676 0,68 27 6 60 50 225 661 0,74 28 6 60 75 75 756 0,37 29 6 60 75 150 732 0,55 30 6 60 75 225 714 0,58 31 6 60 100 75 778 0,31 32 6 60 100 150 752 0,49 33 6 60 100 225 739 0,48 34 6 60 125 75 808 0,3 35 6 60 125 150 780 0,37 36 6 60 125 225 745 0,38 37 8 30 50 75 821 0,78 38 8 30 50 150 720 1,07 39 8 30 50 225 711 1,2

31

Tablo 4. 2Sürtünmeli delme deney sonuçlarının (devamı)

Deney no Takım çapı (mm) Sürtünme açısı, α (derece) Delme hızı (m/dak) Đlerleme (mm/dak) Sıcaklık (0_C) Yüzey pürüzlülüğü Ra (µm) 40 8 30 75 75 841 0,65 41 8 30 75 150 767 0,85 42 8 30 75 225 747 1 43 8 30 100 75 759 0,6 44 8 30 100 150 785 0,72 45 8 30 100 225 776 0,78 46 8 30 125 75 856 0,58 47 8 30 125 150 788 0,66 48 8 30 125 225 779 0,68 49 8 45 50 75 768 0,84 50 8 45 50 150 709 1,2 51 8 45 50 225 682 1,39 52 8 45 75 75 860 0,76 53 8 45 75 150 769 1,01 54 8 45 75 225 726 1,09 55 8 45 100 75 920 0,65 56 8 45 100 150 821 0,9 57 8 45 100 225 772 0,95 58 8 45 125 75 913 0,65 59 8 45 125 150 819 0,82 60 8 45 125 225 768 0,85 61 8 60 50 75 700 1,18 62 8 60 50 150 666 1,76 63 8 60 50 225 654 2,16 64 8 60 75 75 785 0,98 65 8 60 75 150 756 1,27 66 8 60 75 225 719 1,48 67 8 60 100 75 820 0,77 68 8 60 100 150 777 1,02 69 8 60 100 225 742 1,2 70 8 60 125 75 835 0,75 71 8 60 125 150 786 0,88 72 8 60 125 225 755 0,95 73 10 30 50 75 790 0,95 74 10 30 50 150 754 1,27 75 10 30 50 225 671 1,47 76 10 30 75 75 848 0,75 77 10 30 75 150 822 0,91 78 10 30 75 225 781 1,15 79 10 30 100 75 865 0,65 80 10 30 100 150 834 0,77 81 10 30 100 225 792 0,86 82 10 30 125 75 834 0,64 83 10 30 125 150 805 0,7 84 10 30 125 225 769 0,75 85 10 45 50 75 752 1,15 86 10 45 50 150 732 1,59 87 10 45 50 225 660 1,83 88 10 45 75 75 864 0,81

32

Tablo 4. 3 Sürtünmeli delme deney sonuçlarının (devamı)

Deney no Takım çapı (mm) Sürtünme açısı, α (derece) Delme hızı (m/dak) Đlerleme (mm/dak) Sıcaklık (0_C) Yüzey pürüzlülüğü Ra (µm) 89 10 45 75 150 815 1,14 90 10 45 75 225 746 1,28 91 10 45 100 75 881 0,73 92 10 45 100 150 833 0,95 93 10 45 100 225 780 1,05 94 10 45 125 75 852 0,66 95 10 45 125 150 830 0,85 96 10 45 125 225 765 0,95 97 10 60 50 75 708 1,58 98 10 60 50 150 675 2,25 99 10 60 50 225 652 2,32 100 10 60 75 75 770 1,14 101 10 60 75 150 736 1,46 102 10 60 75 225 720 1,63 103 10 60 100 75 795 0,92 104 10 60 100 150 765 1,22 105 10 60 100 225 743 1,43 106 10 60 125 75 807 0,85 107 10 60 125 150 771 1,08 108 10 60 125 225 751 1,25

4.1. Delme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkileri

Sürtünmeli delme işlemi sonucunda delme hızının, ilerlemenin, sürtünme açısının delik yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri ayrı ayrı ele alınarak incelenmiştir.

4.1.1. Delme Hızının Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkisi

Deneyler 50, 75, 100 ve 125 m/dak olmak üzere dört faklı delme hızları kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen değerler takım çapı ve ilerleme miktarlarına bağlı olarak Şeki 4.1’den Şekil 4.9’ a kadar olan grafiklerde sunulmuştur.

33 0 0,5 1 1,5 2 2,5 25 50 75 100 125 150 Y ü ze y p ü rü zl ü lü ğ ü (µ m ) Delme hızı (m/dak) d=6 mm, α=30 o f =75 mm/dak f =150 mm/dak f =225 mm/dak

Şekil 4. 1 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi

Şekil 4.1 deki grafik incelendiğinde d=6mm çapında α= 30o‘lik sürtünme açısına sahip takımlar kullanılarak 75, 150, 225 mm/dak ilerleme hızlarında yapılan deneylerde en yüksek Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri (0.49, 0.65, 0.75 µm) olarak 50 m/dak delme hızında elde edildiği görülmüştür. En düşük Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri (0.29, 0.35, 0.42 µm) ise 125 m/dak delme hızında elde edilmiştir. Delme hızı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün azalmaktadır.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 25 50 75 100 125 150 Y üz ey p ür üz lü lü ğ ü ( µ m ) Delme hızı (m/dak) d=6 mm, α=45 o f =75 mm/dak f =150 mm/dak f =225 mm/dak

34

Şekil 4.2 deki grafik incelendiğinde d=6mm çapında α= 45o’lik sürtünme açısına sahip takımlar kullanılarak 75, 150, 225 mm/dak ilerleme hızlarında yapılan deneylerde en yüksek Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri 50 m/dak delme hızında sırasıyla 0.4, 0.52, 0.56 µm olarak elde edilmiştir. Bu değerler α= 30o için elde edilen en yüksek Ra (0.49, 0.65, 0.75 µm) değerlerinden daha düşüktür. En düşük Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri 125 m/dak delme hızında sırasıyla 0.32, 0.43, 0.48 µm olarak elde edilmiştir. Dolayısıyla delme hızı artıkça yüzey pürüzlülüğü değerleri azalmaktadır.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 25 50 75 100 125 150 Y üz ey p ür üz lü lü ğ ü (µ m ) Delme hızı (m/dak) d=6 mm, α=60 o f =75 mm/dak f =150 mm/dak f =225 mm/dak

Şekil 4. 3 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi

Şekil 4.3 deki grafik incelendiğinde d=6mm çapında α= 60o‘lik sürtünme açısına sahip takımlar kullanılarak 75, 150, 225 mm/dak ilerleme hızlarında yapılan deneylerde, α= 30o ve α= 45o deki elde edilen verilerde olduğu gibi elde edilen en yüksek Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri 50 m/dak delme hızında sırasıyla 0.37, 0.68, 0.74 µm olarak elde edilmiştir. En küçük Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri ise 125 m/dak delme hızında 0.3, 0.37, 0.38 µm olarak elde edilmiştir.

35 0 0,5 1 1,5 2 2,5 25 50 75 100 125 150 Y üz ey p ür üz lü lü ğ ü (µ m ) Delme hızı (m/dak) d=8 mm, α=30 o f =75 mm/dak f =150 mm/dak f =225 mm/dak

Şekil 4. 4 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi

Şekil 4.4 deki grafik incelendiğinde d=8mm çapında α= 30o‘lik sürtünme açısına sahip

takımlar kullanılarak 75, 150, 225 mm/dak ilerleme hızlarında yapılan deneylerde en yüksek Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri 50 m/dak delme hızlarında sırasıyla 0.78, 1.07, 1.2 µm olarak elde edilmiştir. En küçük Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri ise 125 m/dak delme hızında 0.58, 0.66, 0.68 µm olarak elde edilmiştir.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 25 50 75 100 125 150 Y üz ey p ür üz lü lü ğ ü (µ m ) Delme hızı (m/dak) d=8 mm, α=45 o f =75 mm/dak f =150 mm/dak f =225 mm/dak

36

Şekil 4.5 deki grafik incelendiğinde d=8mm çapında α= 45o‘lik sürtünme açısına sahip takımlar kullanılarak 75, 150, 225 mm/dak ilerleme hızlarında yapılan deneylerde en yüksek Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri 50 m/dak delme hızında sırasıyla 0.84, 1.2, 1.39 µm olarak elde edilmiştir. En küçük Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri ise 125 m/dak delme hızında 0.65, 0.82, 0.85 µm olarak elde edilmiştir.

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 25 50 75 100 125 150 Y üz ey p ür üz lü lü ğ ü (µ m ) Delme hızı (m/dak) d=8 mm, α=60 o f =75 mm/dak f =150 mm/dak f =225 mm/dak

Şekil 4. 6 Delme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi

Şekil 4.6 daki grafik incelendiğinde d=8mm çapında α= 60o‘lik sürtünme açısına sahip takımlar kullanılarak 75, 150, 225 mm/dak ilerleme hızlarında yapılan deneylerde en yüksek Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri 50 m/dak delme hızında sırasıyla 1.18, 1.76, 2.16 µm olmuştur. En küçük Ra yüzey pürüzlülüğü değerleri ise 125 m/dak delme hızında 0.75, 0.88, 0.95 µm olmuştur.